耐候鋼致密層形成過程淺析

張國(guó)學(xué)，劉 延，樊世強(qiáng)，宋松林，翟曉亮

（1.西安德信北路建設(shè)工程有限公司，陜西 西安 710018；2.中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710032）

研究表明，耐候鋼在大氣中長(zhǎng)期暴曬，可以生成致密銹層降低腐蝕速率[2]。這種致密銹層本文將它稱為耐候鋼的致密層，致密層形成存在一個(gè)過程。這里采用三種不同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境對(duì)耐候鋼進(jìn)行處理并觀察致密層形成的全過程，意在揭示耐候鋼致密層形成中存在的規(guī)律性。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)試樣采用的耐候鋼為Q345qENH鋼板，相關(guān)的化學(xué)成分見表1。試樣規(guī)格為70mm*200mm*16mm。

表1 試驗(yàn)鋼的化學(xué)成分[3]

1.2 試驗(yàn)條件

溫度：（-10～40）℃；

相對(duì)濕度：（50～70）%；

氣候類型：溫帶大陸性季風(fēng)氣候；

年平均降雨量：572mm；

年日照時(shí)數(shù)（h）：1500h；

當(dāng)前我國(guó)大部分高校在電視制作類課程的教授上仍大多采用課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的方式，即課堂教學(xué)講授基礎(chǔ)知識(shí)，實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行基礎(chǔ)知識(shí)驗(yàn)證和技能的提高，但效果卻不盡如人意，嘗試將“工作室制”教學(xué)模式引入視頻制作類課程，通過多方面改進(jìn)，對(duì)提高人才質(zhì)量，滿足社會(huì)發(fā)展大有裨益。

硫酸根離子沉積速率：64.82mg/m2*d；

氯離子沉積速率：0.59mg/m2*d；

降水PH值：5；

鹽酸濃度：4*10-4mol/L；

硫酸濃度：1.72*10-2mol/L。

1.3 試驗(yàn)方法

將準(zhǔn)備好的試樣做除銹處理，并用相關(guān)試劑清洗洗去表面的雜質(zhì)。

將除銹處理好的試樣分成三組分別采用大氣曝曬、干濕交替循環(huán)以及化學(xué)試劑促銹法處理。過程中觀察并記錄試塊的表面情況、致密層厚度、試塊重量。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 大氣曝曬結(jié)果

下圖1～圖2為大氣曝曬組的實(shí)驗(yàn)照片。

圖1 大氣曝曬南北12月、1月、3月對(duì)比

圖2 大氣曝曬東西12月、1月、3月對(duì)比

試驗(yàn)結(jié)果（圖1、圖2）表明，處理過的試樣在大氣曝曬的過程中的腐蝕情況較為穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)面向南北和實(shí)驗(yàn)面向東西對(duì)腐蝕的情況來說沒有明顯的影響，腐蝕程度基本一致。

下圖3～圖4為灑水組的實(shí)驗(yàn)照片。

圖3 灑水2h12月、1月、3月對(duì)比

試驗(yàn)結(jié)果（圖3、圖4）表明，灑水的頻率對(duì)試樣銹蝕的速度有明顯的影響，2h組的銹蝕程度要強(qiáng)于5h組的試樣。

圖4 灑水5h12月、1月、3月對(duì)比

下圖5～圖6為大氣曝曬組的實(shí)驗(yàn)照片。

圖5 鹽酸3h12月、1月、3月對(duì)比

圖6 鹽酸4h12月、1月、3月對(duì)比

試驗(yàn)結(jié)果（圖5、圖6）表明，鹽酸的噴灑頻率對(duì)試樣銹蝕的程度有明顯影響，三小時(shí)組的試樣銹層表面顏色更深更均勻一些。

圖7 硫酸3h12月、1月、3月對(duì)比

圖8 硫酸4h12月、1月、3月對(duì)比

試驗(yàn)結(jié)果（圖7、圖8）表明，試樣的銹層顏色越來越深，尤其是3h組的試樣，再次說明噴灑頻率對(duì)試樣表面銹層有影響。

試驗(yàn)結(jié)果（圖1～圖8）表明，對(duì)于不同的處理方式對(duì)于試樣表面的銹層生成情況有明顯的差異。其中圖5圖6中鹽酸組的銹層表面的生成情況為顏色最深最均勻。不同的處理方法得到的腐蝕速率不同，致密程度鹽酸組與硫酸組結(jié)果相近，大氣曝曬和和噴水作用的效果大致相同。

2.2 試塊重量結(jié)果

圖9 銹層重量圖

由圖9表明，在0h～400h內(nèi)銹層的重量增加較快，400h～700h內(nèi)重量增速放緩，分析原因主要是已經(jīng)形成的銹層阻礙了新銹層的形成，導(dǎo)致速率放緩，在2000h范圍，銹層重量減小，之后再次走高，分析在此時(shí)段內(nèi)有掉皮現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)起始階段試樣的的重量增加HCL的速度最快，H2SO4次之，大氣曝曬再次，H2O最慢。

2.3 試塊致密層厚度

圖10 銹層厚度圖

由圖10表明，在0h～400h內(nèi)銹層的厚度增加較快，400h～700h內(nèi)厚度增速放緩，結(jié)果與表1結(jié)果相印證，700h～2000h內(nèi)銹層厚度處于增加階段，此時(shí)段內(nèi)重量減少，分析原因，可能銹層蓬松，致密層結(jié)構(gòu)稀疏，有鼓包現(xiàn)象和掉皮現(xiàn)象。

試樣的銹層生長(zhǎng)的速率HCL＞H2SO4＞大氣曝曬＞H2O。

3 結(jié)論

（1）噴灑鹽酸等試劑對(duì)耐候鋼致密層的形成具有顯著的促進(jìn)作用。（2）不同試劑噴灑對(duì)耐候鋼致密層形成的影響不同，鹽酸噴灑的一組形成致密層的速度最快，其次是硫酸噴灑的一組，再次是水噴灑的一組，大氣暴曬的速度最慢。（3）噴灑頻率對(duì)耐候鋼致密層形成有一定的影響。（4）氯離子對(duì)于耐候鋼致密層形成的影響強(qiáng)于硫酸根離子。（5）噴灑鹽酸溶液的耐候鋼初期腐蝕速率最快，鋼板表面致密層最早穩(wěn)定。（6）溫度和濕度對(duì)致密層的形成影響非常大，溫差越大，濕度越大，形成的致密層越粗糙，不穩(wěn)定。